NGN架构下移动网络的战略发展思考

报告内容：

　　NGN是基于IP技术的下一代网络架构。中国对NGN的热衷表露无遗：中国移动、中国网通等运营商在2004年部署了IP承载的软交换汇接网；国家发改委在2005年正式就NGN的发展做出规划，并谋求建立国际标准。与此同时，中国NGN网络建设在2005年开始走向规模商用阶段，专网NGN建设目前也正成为另一个发展热点。对运营商来说，NGN一方面显示出巨大的市场机会，另一方面亦预示着巨大的建设投入。如何做出正确的决策，每个运营商要视自己已有的网络基础、技术储备、业务需求、资本运做策略而定，没有一个通用于全部运营商的NGN迁徙计划。

　　一、NGN的定义与框架目标

　　NGN(下一代网络)的主要特点是融合与开放，随着NGN网络研究的不断深入，人们对下一代网络的认识也更加全面，未来的移动网络作为下一代网络的重要组成部分，将与固定网络逐步融合，网络接口和业务接口更加开放，分组化和分层化的趋势日益明显。随着技术的快速发展，特别是对下一代网络研究的不断深入，普遍认为，NGN包含的内容非常广泛，它应该是：采用软交换技术的分组化的话音网络；以智能网为核心的下一代光网络；以MPLS、IPv6为重点的下一代IP网络以及采用3G、4G的下一代无线通信网络等。

　　ETSI定义NGN是一种规范和部署网络的概念，通过使用分层、分面和开放接口方式给业务提供者和运营商提供一个平台，借助此平台逐步演进，从而生成、部署和管理各种新业务。NGN既支持现有终端，又可支持未来的“NGN感知”终端。进而ITU-T第13研究组2004年2月最终给出了NGN的基本定义：基于分组的网络，能够提供电信业务；利用多种宽带能力和QoS保证的传送技术；业务相关功能与其传送技术相独立；可使用户自由接入到不同的业务提供商；支持通用移动性。在此基础上，ITU-T再辅以对NGN的特征、能力、宏观目标及研究领域等一系列延伸描述，以进一步加固对此定义的理解。

　　二、软交换与NGN的关系

　　根据国际SoftSwitch论坛ISC的定义，软交换是基于分组网利用程控软件提供呼叫控制功能的设备和系统。据此定义，软交换是典型的为分组网的语音目的而设计的技术实践手段。这一定义也说明，软交换借用了传统电信领域PSTN网中的“硬”交换机switch的概念，所不同的是强调其基于分组网和呼叫控制与媒体传输承载相分离的含义。软交换是NGN中的重要组成部分，但它更多的是关注呼叫控制功能的设备和系统，其本身并不能构成特别的整体组网技术机制和网络体系架构。

　　作为NGN网络的核心技术，软交换的发展也受到越来越多的关注，作为下一代网络的控制功能模块，软交换为NGN具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。我国信息产业部电信研究院对软交换的定义是：“软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。”

　　三、移动软交换引入和移动NGN阐释

　　移动软交换是移动NGN的核心技术。移动软交换的概念来自于3GPPR4的规范。这个概念不仅可以用于3G网络，而且也适用于2G网络，符合目前电信网络向NGN的发展方向。移动软交换主要针对核心网络的交换部分，不涉及接入网络的改造。移动软交换的核心概念是实现了控制面与用户面的分离。所有的控制功能集中在MSS(MSCServer)中，所有的交换功能在MGW中完成。MSS通过标准的H.248接口控制MGW完成话务的交换。同时MSS通过传统的MAP信令与HLR交互，通过传统的BSSAP信令完成对接入网络的控制。

　　在移动核心网中引入基于软交换的体系结构将给全世界的移动运营商带来许多好处。现在，3GPP、3GPP2两大3G标准化组织分别提出了全IP的移动核心网的参考结构。3G网络作为未来NGN的一部分，也采用了NGN中软交换的思想。3G核心网的未来发展方向是采用基于软交换技术的全IP承载结构，实现传输网络、网络控制、业务提供三者的分离，提供一个分层的、开放的、可靠的、扩展性良好的网络体系。3G网络能更好的与因特网实现融合，方便地利用因特网现有的丰富资源，为3G网络用户提供实时话音与视频、Web浏览、电子商务等各种多媒体业务和多样化的增值业务，从而实现3G网络与因特网真正的融合。

　　移动软交换有着广阔的市场前景和显而易见的技术优势。首先，软交换架构可以显著地降低运营商的运营成本。传统电路交换网利用集中的MSC可在RAN和PSTN之间完成话音交换。其次，开放智能业务并不需对所有MSC升级。

　　四、NGN架构下移动网络的战略发展思考

　　经过近几年的技术准备、测试和技术完善，3G似乎已是万事俱备只欠东风了。在移动通信市场强大的投资推动下，移动核心网络应该更有可能后来居上，在几年内快速打造成全国规模的下一代移动核心网，实现网络架构NGN化，网络设备平台通用化。

　　移动市场今后更加竞争化的市场和ARPU必然下降的趋势，不断督促着设备提供商和电信运营商提供和建设更有成本优势、更强大、方便未来演进的下一代移动核心网络。具体来说下一代移动核心网应达到以下要求：达到成本优化，综合考虑CAPEX和OPEX；有利于快速引入业务，包括网络架构和设备改造等方面；符合电信／IT技术和业务融合发展的要求，更加具有开放性；同时保证网络质量和稳定，确保最终客户的满意度。

　　为满足这些要求，通信界经过十几年的技术准备和探索，已普遍认可网络架构NGN化的发展方向，并逐渐确定网络设备平台通用化的发展策略。两种发展方向相互交织、相互促进，共同成为下一代移动核心网的核心要素。

　　网络架构NGN化在移动界的普遍认同应该归功于3GPP中R4的电路域NGN和R5／R6／R7的IMS规范的确定。而目前业界正广泛讨论的NGN在核心网侧架构更延续和拓展了NGN化的趋势。

　　R4电路域NGN的基本思想是承接IETF组织的承载控制分离的定义，即承载由MGW完成、控制由MGC(又称软交换)完成。可以说R4NGN架构的选择已经迈出了下一代移动核心网络发展的第一步，已基本满足相应的要求，其优势非常明显。

　　(1)成本优化。在机房环境成本方面，由于设备尤其是MGW普遍采用了更新的技术，占地、耗电、空调等的成本都能大大降低。在局所数量成本方面，集中控制的MGC可以保证更少的局所，这尤其在目前国内流行的大本地网组网方式上更能体现。在传输资源成本方面，由于采用IP作为承载网络，成本上至少可优化50%。在维护人员成本方面，由于NGN设备普遍采用IF、JAVA、CORBA等通用IT技术，操作维护趋于一致、网管网络搭建趋于简化，这将使维护成本大大优化。

　　(2)快速业务引入。在网络架构方面，由于电路业务基本在MGC上完成，而不影响MGW，仅需修改少量MGC，方便了业务的引入。在设备改造方面，部分设备提供商的MGC采用先进的通用平台，业务开发周期可大大加快。

　　(3)面向网络演进和融合。考虑到IMS已被确认为核心网络发展的目标，而R4NGN设备在IMS阶段仍能互通，而采用通用平台的网络设备更能保证其平滑演进至IMS，从而确保网络的可演进性。

　　(4)网络稳定性和可靠性。考虑到电信设备提供商普遍在研发中采用严格的质量控制流程，而电信运营商在设备准入、入网测试等方面也有较高门槛，经过近两年R4NGN设备在2G网络的采用和运行，表明移动NGN设备已完全达到规模商用的能力。

　　目前中国各大运营商在3G的核心网电路域已确定采用R4NGN，并已完成大量测试，测试结果表明各厂家设备已具备商用条件。

　　五、移动软交换在3G中的应用

　　(1)软交换在3G中的应用模式

　　WCDMA的R4已经在电路交换域(CS)中采用控制和承载分离的模式，通过(G)MSCServer和MGW(媒体网关)功能实体实现了MSC功能，而全IP结构的R5则进一步发展了这种实现方式。R6研究虽然刚刚开始，但预计将会在分组交换域(PS)中引入这种模式，从而使整个CN都基于网关分离模式。

　　控制和承载分离的思想是软交换最重要的技术基础。因此，WCDMA的CN部分是采用软交换技术实现的。具体地说，软交换技术在3G中有两个方面的应用：一是基础网络，二是增值业务。

　　(2)软交换在3G基础网络中的应用

　　WCDMA的R5只是采用了全IP结构，在软交换应用模式方面和R4并没有大的区别。因此，在下面的讨论中仅以R4为例。

　　R4的主要变化在于将R99的CS中的(G)MSC分解成两个功能实体，即(G)MSCServer与其控制的MGW。其中，(G)MSCServer主要用来完成对信令和呼叫的控制，而MGW则主要提供媒体流的处理。在这一模型中，(G)MSCServer与MGW之间采用H.248协议，(G)MSCServer之间采用BICC协议。(G)MSCServer通过信令网关实现与PSTN(r-SGW)和PxMN(R-SGW)的互通。这一分层模型和软交换体系结构可以说是完全相同的。

　　(3)软交换在3G增值业务中的应用

　　3G在增值业务的实现方面主要有三种方式：一是由MSCServer(某些情况下需MGW配合)直接实现；二是通过和移动SCP(业务控制点)互通实现；三是通过开放业务体系(OSA)实现。其中，第一种方式的效率最高，但开放性最差，因为它其实就是传统的程控交换机的业务实现方式。第二种方式主要是为了保护移动智能网的已有投资。MSCServer实现了SSP功能，并通过CAME和SCP互通，适用于继承网络中已经实现的智能语音业务。第三种方式是3G的主流实现方式，主要适用于融合了语音、数据、视频等特征，采用类似于Internet工作模式的综合型业务的实现。它通常是通过提供一个完全开放的，可编程的业务环境来实现的。

　　六、移动NGN的美好未来

　　移动NGN正在改变移动通信业的既有模式，帮助运营商改良、优化网络，并大幅降低运营成本。移动用户对丰富的语音、数据、多媒体应用和业务的需求越来越旺盛，借此契机，移动运营商能够获得独有优势，开辟新的收人流、同时提高用户的忠诚度。然而，一个竞争程度更大的环境，再加上一系列对带宽要求更高的新业务，势必对移动运营商的网络基础设施和利润空间形成重压，运营商的任务就是弥补可靠的GSM语音通信基础设施与高性能数据通信基础设施之间形成的差距。

　　对于所有运营商来说，NGN堪称是针对基础设施开出的一味“万灵药”，不仅为移动和固定网络运营商推出先进的新型业务创造了条件，而且支持当前所有业务。据统计，全球前20强移动运营商中，有90%希望能够在未来的2-3年中建设NGN网络，达到3G建设、2G网络扩容或网络技术革新的目的。在这一背景下，以颇具突破性意义的软件型、多标准、分布式架构为基础的移动NGN能帮助移动运营商改造现有网络，并大幅降低设备运营成本(如阿尔卡特的移动软交换设备，容量为传统交换机的10倍，占地面积却是其1／30，功耗也只有原来的30%左右；中兴通讯的MGW满配容量200万用户也仅需四机柜)。

　　此外，移动NGN能够促进新型多媒体业务的诞生，同时为IMS的推广铺平道路，可以给未来主流的PTT、PC／MobileVideo或UMA等应用提供支撑。随着国内3G牌照颁布的推迟，R4NGN技术在等待商用中也不断完善和成熟，移动NGN的核心网技术无论对于2G的接人和将来3G的接入都可以提供灵活支撑。在核心网的层面上，运用移动NGN技术，通过分布式的开放组网方式，能够有效地逐步将当前移动网络融合进入新的3G网络。同时，运营商在核心网方面的提前建设，能够帮助其在将来3G部署中提高核心竞争力，实现3G牌照发放后的快速部署。